2024年度回顾丨有关行业整合、本土生产、供应链简化的观点分享

此前，由制造工程师协会（SME）举办的Rapid+TCT会议吸引了400多家展商参展，并设有200多场会议演讲。为期三天的会议，成为业界人士参观增材制造新技术和现场设备演示、与技术专家交流以及聆听行业领袖发言的平台。

所有增材制造技术领域都有代表参加，包括金属粉末、聚合物粉末、聚合物挤出、紫外线（UV）固化和光固化，以及相关的后处理技术。为期一天的医疗保健领域增材制造研讨会，反映了医院在设计和生产中日益增长的重要性。

行业展望
在那次会议上，成为行业领导者的小组成员包括：3D Systems的Jeffrey Graves博士、EOS的Marie Langer、Nikon SLM 的Charlie Grace、Stratasys的Yoav Zeif博士和Nano Dimension的Yoav Stern。在他们的讨论中，“炒作”被认为是增材制造行业的头号敌人，尤其是在实现愿景的时间表方面。目前看来，增材制造市场的增长速度明显低于最初的预测，对于从后疫情时代中恢复过来仍然需要耐心。

Stratasys CEO Yoav Zeif

Zeif表示，目前的商业应用占原型市场的40%，占制造辅助市场（夹具和固定装置）的1%，但最终使用部件仅占制造市场的0.05%。从Stern的角度来看，增材制造设备供应商是一个规模达30-50亿美元的行业，由于创新成本高昂，使得一些大公司无利可图，这就强调了增材制造市场整合的必要性，以消除冗余并提高效率。Nano Dimension收购Desktop Metal，就说明这一观点的现实意义。

Nano Dimension CEO Yoav Stern

专家小组还一致认为，增材制造不应与大批量生产竞争。与会者都表示，行业发展的核心和关键是要实现增材制造的本土化，而不是通过亚洲进行漫长的物流链。Langer和Zeif强调了可持续性、零部件运输的环境足迹以及材料方面的碳足迹。Grace强调了在生产环境中为客户提供符合制造要求和标准的工艺和材料支持的重要性，包括延长免维护运行间隔的需求。

EOS CEO Marie Langer

Graves和3D Systems专注于医疗市场的低容量/高价值应用。近期的医疗市场包括牙科等增长领域，在参展现场得到了广泛展示。而医疗领域的长期市场包括膝关节和髋关节矫形，以及人体组织置换等变革性应用，这些应用可能还需要10年才能实现。

Nikon SLM  CCO Charlie Grace

主题演讲集锦
美国陆军发展司令部的James Zunino回顾了“极寒需求点制造挑战”。在仅提前两周通知的情况下，成功的申请者需要提出在零下65摄氏度的环境中进行打印的策略，模拟北极圈内的快速反应。激光烧结和聚合物挤压技术被选中并成功通过了测试阶段。应用包括DEKA Research公司的皮内治疗涂抹器和Safi公司的便携式红细胞生物反应器。

DEVCOM团队的一位成员表示，操作光聚合物打印机所需的技术水平，被认为高于普通士兵所需要的资质。人们对用于生产转子叶片的光聚合物打印的优异表面质量很感兴趣，但在实践中使用的是激光烧结，然后进行后处理表面抛光。

美国食品和药物管理局的材料工程师Matthew Di Prima博士概述了医疗设备的增材制造。2020年，有350种设备通过了审批，其中聚合物占21%，钛合金占68%。最大的单一应用是脊柱保持架（脊柱部分的替代物），但牙科应用仍然很重要。

材料的最新情况
汉高创新项目经理Rob Clemons概述了目前面临的一些挑战。如前所述，牙科应用是光聚合的一个重点领域。美国食品和药物管理局于今年7月发布了牙科复合树脂设备510（k）指南草案，这是对2005年发布文件的修订。Clemons指出了标准协调以及ISO和USP VI级认证和GMP指定的重要性。此外，他还提到了对具有类似丙烯酸特性的硬质或半硬质塑料的还原树脂的持续需求。汉高的MED3394不含CMR，符合ISO 10993标准，可用于外科工具，包括高压灭菌。

Formlabs材料研发主管Sharon Soong
 

Formlabs公司的材料研发主管Sharon Soong讨论了对材料的一些持续需求。该公司仍然需要性能更接近热塑性塑料的材料，但也需要比目前可用材料具有更好的成本和后处理特性。牙科应用与目前可用材料的轮廓更匹配，但仍需要改进的光引发剂。

Arkema公司3D打印解决方案全球业务总监Brad Rosen概述了紫外线固化增材市场的战略、挑战和机遇。从树脂性能的角度来看，紫外线固化工艺的关键属性是耐用性、阻燃性和打印速度。另外，原材料的可持续性和人类健康仍是关注焦点。Rosen还谈到亚洲供应方面的挑战、新材料注册的难度以及需要开发小分子时聚合物豁免的有限效用等问题。

Rosen认为，在克服紫外线的进入壁垒后，最大的机遇在工业领域和医疗/牙科领域。远程生产是增材制造的一个有利因素，但在用户环境中控制材料特性是一大挑战，而且不可能有普遍适用的解决方案。医疗材料如组织支架，还面临着监管和合规审批等挑战。

打印设备技术的进步
今年，Formlabs公司发布了一款基于光固化成型（LCD）的3D打印设备，其打印速度明显快于立体光固化成型（SLA）打印机。SLA打印机中使用的刮板在数字光处理（DLP）版本中仍然存在，以帮助材料流动。这一点至关重要，因为用户对配方粘度和打印速度的要求都在提高。针对光源的变化，目前的树脂材料已进行了重新配制；清洗步骤中异丙醇的新型不可燃生物降解替代品，也已实现商业化。

Nissan技术中心高级研究员Nanzhu Zhao讨论了汽车制造商为提高效率和可持续性所做的努力，包括公司与西北大学利用高速大尺寸3D打印技术（HARP）开展的合作。他们目前的基准是在小型打印机上实现1厘米/秒的线性打印速度，合作者预计在目前正在建造的原型机上，在400×400×400 毫米的构建体积内，打印速度可达3600厘米/小时。

Quantica GmbH营销主管Julie Kuhrt讨论了正在进行的高粘度喷墨喷头技术商业化。Quantica打印头在80°C下的粘度高达250cP，D90粒径高达5微米。与传统喷头相比，该技术可使颗粒载量或低聚物载量更高的多种材料，产生更广泛的特性。

在会议上，与会者讨论的其他主题还包括：总体而言，增材制造行业正在进行整合，因为盈利能力是一个重点；紫外线树脂打印平台正在不断发展；医疗和牙科应用越来越成为重要的高价值应用，结果确实令人鼓舞；对新材料的需求催生了新的应用，并为当前的应用提供了更好的解决方案。